機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)方法研究

許春園

摘要：機(jī)械設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的地位，不但關(guān)系到生產(chǎn)效率，而且還與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)。一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，輕則會(huì)影響產(chǎn)能，嚴(yán)重時(shí)可能造成停產(chǎn)。因此，對(duì)機(jī)械設(shè)備故障進(jìn)行快速診斷顯得尤為必要?；诖它c(diǎn)，文章從機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵部件的常見(jiàn)故障分析入手，論述了機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)方法。期望通過(guò)文本的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)水平的提升和機(jī)械設(shè)備使用壽命的延長(zhǎng)有所幫助。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)備;故障診斷;監(jiān)測(cè)方法

0? 引言

近年來(lái)，在科技水平不斷提升的推動(dòng)下，使制造業(yè)得到快速發(fā)展，智能化制造技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，基于這一背景，機(jī)械設(shè)備的精密程度越來(lái)越高。與此同時(shí)，機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境日趨復(fù)雜化，設(shè)備故障幾率顯著增大，如果未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的故障問(wèn)題，可能會(huì)造成機(jī)械設(shè)備整體性損壞的嚴(yán)重后果。為此，對(duì)機(jī)械設(shè)備故障進(jìn)行診斷和監(jiān)測(cè)顯得尤為必要。借此，下面就機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)方法展開(kāi)分析探討。

1? 機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵部件的常見(jiàn)故障

機(jī)械設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的重要組成部分之一，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到生產(chǎn)能效。機(jī)械設(shè)備是由各種零部件組合而成的裝置，這些零部件在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)故障問(wèn)題，由此會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的整體性能造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。下面對(duì)機(jī)械設(shè)備中關(guān)鍵部件的常見(jiàn)故障進(jìn)行分析。

1.1 滾動(dòng)軸承故障

在機(jī)械設(shè)備中，滾動(dòng)軸承是較為重要零部件，因該零部件的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率較高，從而使其成為機(jī)械設(shè)備的易損零件之一。當(dāng)滾動(dòng)軸承損傷之后，一些故障便會(huì)隨之出現(xiàn)，導(dǎo)致滾動(dòng)軸承損傷的原因有疲勞損傷、摩擦損傷、腐蝕損傷、斷裂等。

1.2 齒輪箱故障

在機(jī)械設(shè)備中，齒輪箱是應(yīng)用較為廣泛的部件之一，絕大部分機(jī)械設(shè)備都有齒輪箱。在機(jī)械運(yùn)行過(guò)程中，齒輪箱內(nèi)的齒輪常常會(huì)出現(xiàn)劃痕、磨損、斷裂等問(wèn)題，如果這些問(wèn)題得不到及時(shí)有效地處理，則會(huì)導(dǎo)致齒輪箱

失效。

1.3 轉(zhuǎn)子故障

在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中，轉(zhuǎn)子是核心部件，如果轉(zhuǎn)子故障，則會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性造成影響。轉(zhuǎn)子常見(jiàn)的故障有不平衡、轉(zhuǎn)軸彎曲、不對(duì)中、連接松動(dòng)等。

1.4 電動(dòng)機(jī)故障

機(jī)械設(shè)備是由機(jī)械結(jié)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)兩部分組合而成，如果電動(dòng)機(jī)故障，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的故障有振動(dòng)、異響、過(guò)熱、短路、空載損耗大、三相電流不平衡等。

2? 機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)方法

當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，需要在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)故障進(jìn)行診斷，據(jù)此查明故障原因，從而為故障處理提供依據(jù)。

2.1 振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷

在對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，會(huì)遇到以下幾種振動(dòng)：周期振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)等，振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的振幅，其代表的是振動(dòng)的強(qiáng)度和能量，而頻率則是機(jī)械振動(dòng)的主要特征。通過(guò)相應(yīng)的儀器，可以對(duì)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在此基礎(chǔ)上能夠快速完成故障診斷?？捎糜跈C(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)的儀器有以下幾種：渦流式位移傳感器、磁電式速度傳感器以及壓電式加速度傳感器，其中壓電式加速度傳感器的靈敏度較高、頻率范圍寬、體積小，從而使其成為目前應(yīng)用較為廣泛的振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器。除了傳感器之外，在機(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷中，還需要使用分析儀器和故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)。利用振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的滾動(dòng)軸承故障、齒輪箱故障以及轉(zhuǎn)子故障進(jìn)行診斷。

2.2 噪聲監(jiān)測(cè)與診斷

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，除了振動(dòng)之外，還會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，通過(guò)對(duì)噪聲的監(jiān)測(cè)，可以為故障診斷提供依據(jù)。對(duì)于聲音而言，聲強(qiáng)和聲壓是較為重要的參數(shù)，同時(shí)，這兩個(gè)參數(shù)也是噪聲測(cè)量的主要對(duì)象。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，使得FFT（快速傅里葉變換）分析儀，在機(jī)械噪聲監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。

不僅如此，雙話筒互譜技術(shù)在聲強(qiáng)測(cè)量中也得到一定的應(yīng)用，由此不但提高了檢測(cè)速度，還確保了檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)噪聲進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以借助聲級(jí)計(jì)，該儀器最為突出的特點(diǎn)是能夠直接測(cè)得聲壓級(jí)。在對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行測(cè)量后，根據(jù)所得的結(jié)果，便可對(duì)機(jī)械故障的部位及其程度進(jìn)行確定。當(dāng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)發(fā)出噪聲，便可通過(guò)噪聲監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)，對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行診斷，從而為故障維修提供依據(jù)。

2.3 紅外測(cè)溫與診斷

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，設(shè)備本身的溫度會(huì)發(fā)生一定程度的變化，當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障后，此時(shí)的溫度變化幅度會(huì)顯著增大，通過(guò)紅外測(cè)溫，對(duì)機(jī)械設(shè)備的溫度變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠提高故障診斷效率。目前，對(duì)機(jī)械設(shè)備的溫度變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，常用的儀器為紅外線測(cè)溫儀，不同型號(hào)的紅外線測(cè)溫儀，可以檢測(cè)的物體表面溫度范圍有所區(qū)別，由于測(cè)溫儀不需要與機(jī)械設(shè)備相接觸，所以可以遠(yuǎn)距離完成溫度檢測(cè)。通過(guò)對(duì)紅外線測(cè)溫儀測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行分析，便可對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障進(jìn)行診斷。需要注意的是，紅外線測(cè)溫儀容易受到環(huán)境因素的影響，由此可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的誤差增大，為避免這一問(wèn)題的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償和修正，從而使測(cè)量誤差降至允許范圍之內(nèi)，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4 潤(rùn)滑油磨粒監(jiān)測(cè)與診斷

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中，部分零部件可能會(huì)因?yàn)槟p程度過(guò)于嚴(yán)重而導(dǎo)致失效。機(jī)械零件出現(xiàn)磨損時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磨粒，其中隱含著大量與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的信息，通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑油中的磨損顆粒進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)其成分、形貌、尺寸等指標(biāo)進(jìn)行分析，可以判斷出機(jī)械設(shè)備的磨損程度，從而為故障診斷提供依據(jù)。由于機(jī)械設(shè)備的磨損狀態(tài)具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，致使磨損顆粒的分析結(jié)果會(huì)受到一些因素的影響，如工況、運(yùn)行環(huán)境等等，因此，需要對(duì)磨損顆粒進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，借助傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場(chǎng)采集到的信息傳給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.5 智能監(jiān)測(cè)與診斷

近年來(lái)，在AI（人工智能）技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，一些智能化的監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)隨之出現(xiàn)，這給機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，不僅提高了監(jiān)測(cè)效率，而且還使診斷結(jié)果更加準(zhǔn)確。因此，在機(jī)械設(shè)備故障診斷中，推廣應(yīng)用智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尤為必要。

從目前的總體情況來(lái)看，智能監(jiān)測(cè)是機(jī)械設(shè)備故障診斷最為先進(jìn)的技術(shù)之一，可將該技術(shù)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障診斷當(dāng)中，借助設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集裝置，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)傳給智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)這些參數(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中，泵和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)是較為重要的組成部分之一，這兩個(gè)部分在機(jī)械運(yùn)行中，會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損，并且有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)螺栓松動(dòng)、軸對(duì)中偏移等現(xiàn)象，如果上述問(wèn)題得不到及時(shí)有效地處理，將會(huì)逐步演變?yōu)楣收?。通過(guò)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用，可以在機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)，發(fā)出報(bào)警提示，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷出故障的成因，從而為故障快速處理提供詳實(shí)、可靠的依據(jù)，避免了故障問(wèn)題擴(kuò)大造成的損失。

2.6 超聲波無(wú)損監(jiān)測(cè)與診斷

超聲波探傷無(wú)損檢測(cè)是一種較為先進(jìn)的技術(shù)，主要是利用超聲波的穿透性，對(duì)金屬材料內(nèi)部的缺陷進(jìn)行檢查。當(dāng)超聲波從金屬零件表面通入之后，在傳播的過(guò)程中，如果遇到缺陷便會(huì)產(chǎn)生反射波，其波形會(huì)顯示在液晶屏上，通過(guò)對(duì)波形的分析，能夠準(zhǔn)確診斷出機(jī)械零件中的缺陷位置及程度。超聲波探傷最為突出的特點(diǎn)是不會(huì)對(duì)零部件造成任何損傷，檢測(cè)速度快、準(zhǔn)確度高。正因如此，使得該技術(shù)在機(jī)械設(shè)備故障監(jiān)測(cè)與診斷中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。如，可以利用超聲波探傷對(duì)機(jī)械設(shè)備滾動(dòng)軸承中的故障問(wèn)題進(jìn)行快速檢測(cè)。

3? 結(jié)論

綜上所述，機(jī)械設(shè)備作為工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分之一，保證其穩(wěn)定、可靠運(yùn)行尤為必要。然而由于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，加之工作時(shí)間長(zhǎng)，從而增大了故障發(fā)生幾率，一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)對(duì)工業(yè)正常生產(chǎn)造成影響。所以，應(yīng)當(dāng)采取有效的方法，對(duì)機(jī)械設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷，從而為故障維修處理提供準(zhǔn)確依據(jù)。在未來(lái)一段時(shí)期，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)機(jī)械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究力度，除對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善之外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)一些新的技術(shù)，更好地為機(jī)械設(shè)備故障診斷服務(wù)。

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